Candidate au doctorat en Sciences de l’Environnement Stabilité physique et chimique de rejets miniers fortement sulfureux sous un recouvrement en eau Présenté par Akué Sylvette Awoh Candidate au doctorat en Sciences de l’Environnement 12 Mai 2009 Directeur: Mamert Mbonimpa Co-directeur: Bruno Bussière

Plan Introduction Objectif Méthodologie Résultats Conclusion 2 Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Résultats Conclusion 2

Introduction Principale problématique environnementale liée aux rejets miniers: drainage minier acide (DMA). Minéraux sulfureux +O2+H2O DMA Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Contrôle DMA, milieu humide: Réduction apport en oxygène. Technique efficace: Recouvrement en eau 3

Introduction Très peu de travaux connus pour des résidus très sulfureux. Intérêts d’effectuer des études Cas du site Don Rouyn Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Teneur (%) Pyrite 85 à 95 4

Objectif Étude de la stabilité chimique et physique de rejets miniers fortement sulfureux sous un recouvrement en eau. Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés 5

Méthodologie Stabilité chimique: 1. Déterminer le coefficient du taux de réaction des résidus (Kr) au laboratoire. 2. Étudier l’évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux: a- au laboratoire b- sur le terrain Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Stabilité physique: 3. Évaluer les conditions hydrodynamiques de remise en suspension des résidus sur le terrain. 6

Méthodologie 1. Détermination du coefficient du taux de réaction des résidus (Kr) au laboratoire Kr est essentiel pour le calcul des flux d’oxygène Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Mesurer la concentration de OD en fonction du temps et de la profondeur - Traiter numérique de la 2 nde loi de Fick modifiée - Comparer les profils de concentration d’oxygène mesurés au laboratoire et calculés numériquement Déterminer Kr 7

Méthodologie 2.a Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux au laboratoire Résidus + couche de matériau inerte + eau agitée Étudier l’efficacité de couvertures aqueuses avec différentes structures de recouvrement et conditions hydrodynamiques. Résidus + eau agitée Résidus + eau agitée avec remise en suspension des résidus Résidus + eau stagnante Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés 8

Méthodologie 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 1- Effluent final Échantillonnage d’eau et mesure (une fois / mois de été à automne). Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés 2- Couverture aqueuse Échantillonnage des eaux (en surface et proche de l’interface eau-résidus, une fois / mois de été à automne). 9

Méthodologie 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 3- Eaux souterraines Mesure du niveau d’eau dans les 5 forages situés autour de la fosse Don Rouyn (2 piézomètres par forage). Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Échantillonnage des eaux souterraines. Mesure des paramètres physico-chimiques et géochimiques. 10

Méthodologie 3. Conditions hydrodynamiques de la remise en suspension des résidus sur le terrain Échantillonner l’eau de la couverture proche de l’interface eau-résidus. Déterminer la concentration de matières en suspension (MES) par filtration. Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Mesurer en continu les MES avec un turbidimètre avec une sonde de mesure de MES. - Mesurer la direction et la vitesse des vents. - Corréler les vitesses aux valeurs de MES. Effet des vents sur la remise en suspension des résidus au site Don Rouyn 11

Résultats 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 1- Effluent final: pH et conductivité électrique Les valeurs de pH varient de 7,4 à 7,6 et elles respectent les limites de pH (6 à 9,5) à l’effluent final recommandées dans la directive 019 sur l’industrie minière. Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Les valeurs de conductivité électrique varient de 390 à 568 μS/cm. Ces valeurs sont faibles par rapport à celles rencontrées dans des effluents miniers présentant du DMA (4800 à14000 µS/cm). 12

Résultats 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 1- Effluent final: Métaux dissous et sulfates   Don Rouyn Directive 019 As [mg/l] <0,06 0,20 Cu [mg/l] <0,003 0,30 Fe [mg/l] <0,006 3,00 Ni [mg/l] <0,004 0,50 Pb [mg/l] <0,020 Zn [mg/l] 0,026 à 0,117 Les concentrations en métaux sont soit inférieures à leurs limites de détection,soit inférieures aux valeurs limites exigées à l’effluent final par la directive 019 sur l’industrie minière Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés - Les concentrations de sulfate sont comprises entre 108 et 121 mg/l. Elles respectent les critères de qualité de l’eau de surface au Québec (500 mg/l). 13

Résultats 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 2- Couverture aqueuse: pH et conductivité électrique pH varient de 6,7 à 8,1 tant en surface comme en profondeur et ils sont proches des valeurs de pH à l’effluent final. Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Les valeurs de conductivité électrique varient de 350 à 500 μS/cm. Ces valeurs restent dans la même gamme de valeurs que celle de l’effluent final. 14

Résultats 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 2- Couverture aqueuse: Métaux et sulfates Les concentrations sont soit inférieures à leurs limites de détection, soit elles respectent les valeurs limites exigées à l’effluent final par la directive 019 sur l’industrie minière.   Don Rouyn Directive 019 As [mg/l] <0,06 0,20 Cu [mg/l] <0,003 ou 0,004 à 0,007 0,30 Fe [mg/l] <0,006 ou 0,006 à 0,02 3,00 Ni [mg/l] <0,004 0,50 Pb [mg/l] <0,020 Zn [mg/l] 0,031 à 0,12 Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés Les concentrations de sulfates varient de 116 et 128 mg/l elles sont proches des valeurs obtenues à l’effluent final. 15

Résultats 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 3- Eaux souterraines: Niveaux d’eau Le niveau d’eau dans la couverture aqueuse est plus bas que les niveaux d’eau dans chacun des piézomètres: les eaux de la couverture aqueuse ne s’écoulent pas vers les eaux souterraines. Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés pH et conductivité électrique Pas de variation significative de pH et conductivité électrique entre les piézomètres de surface et ceux de profondeur. 16

Résultats 2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain 3- Eaux souterraines: Métaux et sulfates - Les concentrations des métaux sont soit inférieures à leurs limites de détection, soit elles respectent les limites exigées dans le règlement sur la qualité de l’eau potable au Québec, les recommandations canadiennes pour la qualité des eaux au Canada et les critères applicables au cas de contamination des eaux souterraines. Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés - Les concentrations de sulfate sont généralement faibles. 17

Conclusion Stabilité chimique sur le terrain: Aucune contamination révélée dans la couverture hydrique, à l’effluent final et dans les eaux souterraines. Les eaux de la couverture et de l’effluent final respectent les exigences de la directive 019 sur l’industrie minière Pas écoulement des eaux de la couverture aqueuse vers les eaux souterraines et les eaux souterraines respectent le règlement sur la qualité de l’eau potable au Québec - Travaux sur l’étude de la stabilité chimique au laboratoire et la stabilité physique sont en cours de réalisation. Grand volume de rejets solides et liquides doivent être gérés 18

Remerciements